六氯苯微型生物群落积累、毒性影响及微生物降解研究

【摘要】： 六氯苯(Hexachlorobenzene,C6Cl6,简称HCB)是一种典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,简称POPs)。关于POPs由食物链低营养水平向高营养水平传递,以及某些POPs可能存在的微生物降解性是目前的研究热点。其中对于HCB在食物链低营养水平的生物积累、生态毒性影响尚缺乏研究,而在HCB生物降解菌的群落分析方面也未见报道。本文的研究目的是结合国家教育部重点项目“持久性有机污染物控制原理研究”的工作,对HCB在食物链低营养水平层次的微型生物群落积累、毒性影响,HCB厌氧降解菌群以及HCB好氧降解菌群的筛选分离及群落构成进行了研究。 方法:确立了HCB的GC-ECD检测方法和检测条件,建立了不同浓度范围的HCB标准曲线;采用水中颗粒物分级方法研究溶解态HCB在水中颗粒物的吸附、传递情况。采用聚氨酯泡沫塑料块(Polyurethane Foam Units,简称PFU)法采集微型生物群落,用种类损伤法进行HCB急性毒性试验;同时结合PFU法监测污染水体中HCB的生物蓄积浓度,并用微型生物群落结构参数分析HCB的群落级毒性影响;驯化筛选HCB降解菌群,同时采用16S rDNA-RFLP方法分别对HCB厌氧降解菌群和好氧降解菌群的构成进行研究。 结果:1) HCB对微型水生生物群落的影响及其吸附、传递过程。在6μg/L HCB影响下,群落的呼吸作用受到抑制,生物量减少。溶解态的HCB逐渐减少,并由较小粒径颗粒物向较大粒径颗粒物传递,最后大约75%的HCB都吸附在微型生物群落等颗粒物上。原生动物对浓度为50mg/L-5g/L的HCB不敏感,HCB对原生动物具有较低或低的急性毒性作用。 2) HCB微型生物积累及长期毒性影响研究。长江某支流府河的枯水期和涨水期监测结果表明,河流枯水期的PFU挤出液中发现了浓度56.88-13.29μg/L的HCB,河流涨水期的PFU挤出液中发现了浓度0.82-10.25μg/L的HCB,并且HCB在PFU挤出液中的浓度与河水中浓度之比为9.66-18.64;在监测点采集鉴定出一百多种原生动物,分析了4种群落结构参数和化学参数的相关关系,结果表明HCB的长期毒性影响表现在群落的种类数量、多样性的降低,异养性指数提高。 3)从HCB污染底泥中筛选到能够降解HCB的厌氧混合菌群。在pH7.0,培养温度为30℃时,该菌群能在45天将浓度为1mg/L的HCB降解95%。菌群由5种不同的微生物组成,其中3种与Dysgonomonas菌属及Ideonella dechloratans菌一致性为99%。 4)从HCB污染底泥中筛选得到HCB好氧降解菌群。该菌群在好氧条件下能够以HCB为唯一碳源和能源生长。当培养温度为30℃,pH为7.0时,该菌群能在18天内将无机盐培养基中浓度为4.5mg/L的HCB降解55%以上,降解速率达到137.5μg/(L·d)。降解菌群由9种不同的微生物组成,其中3种是主要的种类,它们分别与Diaphorobacter nitroreducens菌、Acinetobacter anitratus菌、Alcaligenes菌属和Azospirillum菌属一致性最高。 结论:1)HCB在微型生物群落中由食物链低营养水平向高营养水平传递;HCB具有较低或低的急性毒性作用;在HCB的长期毒性影响下,微型生物群落的种类数量、多样性会降低。2)首次在国内筛选分离得到HCB厌氧降解菌和好氧降解菌群;HCB厌氧降解菌主要由Dysgonomonas菌属及Ideonella dechloratans菌组成;HCB好氧降解菌主要由Diaphorobacter nitroreducens菌、Acinetobacter anitratus菌、Alcaligenes菌属和Azospirillum菌属组成。